괴사(necrosis)의 형태학적 특징
괴사는 세포가 외부의 강한 손상(허혈, 독소, 외상 등)을 받았을 때 일어나는 비조절적·병적 세포죽음입니다. 가장 대표적인 형태학적 변화는
세포 팽창(oncosis)과
세포막 파열(plasma membrane rupture)입니다
[3]. 세포막이 파열되면 세포질 내용물이 주변 조직으로 쏟아져 나오고, 이로 인해
주변 조직에 염증 반응이 유발되는 것이 괴사의 핵심 특징입니다 [4].
핵심! 괴사에서 세포막이 파열되는 이유는 세포 내 ATP가 급격히 고갈되어 막을 유지하는 이온 펌프(Na⁺/K⁺-ATPase)가 작동을 멈추기 때문입니다. 나트륨과 물이 세포 안으로 밀려 들어와 세포가 부풀고, 결국 막이 터지게 됩니다.
세포자멸사(apoptosis)와의 감별
보기 1, 3, 5번은 모두 세포자멸사의 특징입니다. 세포자멸사에서는 세포가 수축하고, 세포막이 온전히 유지된 채
세포자멸체(apoptotic body)라는 작은 조각으로 나뉩니다
[1][2]. 세포 내용물이 밖으로 유출되지 않으므로 주변 염증이 일어나지 않습니다. 보기 4번의 “내용물 유출 없이 염증이 억제된다”는 세포자멸사에 해당하는 설명입니다.
| 구분 | 괴사(necrosis) | 세포자멸사(apoptosis) |
|---|
| 세포 크기 | 팽창(부종) | 수축 |
| 세포막 | 파열 | 온전히 유지 |
| 내용물 유출 | 있음(주변 염증 유발) | 없음(세포자멸체로 분리) |
| 염증 반응 | 유발됨 | 없음(억제됨) |
| 조절 방식 | 비조절적(수동적) | 에너지 의존적(능동적, caspase 매개) |
혼동 주의! 세포자멸사가 일어난 세포가 주변 세포에 탐식되지 못하고 방치되면, 시간이 지나면서 세포막이 저절로 터지는
이차성 괴사(secondary necrosis)로 진행할 수 있습니다
[1]. 이 경우 형태학적으로는 괴사와 비슷해 보이지만, 처음부터 괴사로 시작한 것은 아니라는 점을 구분해야 합니다.
조절성 괴사(necroptosis)의 등장
과거에는 괴사가 완전히 수동적이고 조절되지 않는 과정으로 여겨졌지만, 최근 연구에서는
RIPK1-RIPK3 키나아제 복합체(네크로좀, necrosome)에 의해 매개되는
프로그램화된 괴사(necroptosis) 경로가 밝혀졌습니다
[4]. 이 경로도 최종적으로는 세포막 파열과 내용물 유출, 염증 유발이라는 괴사의 형태학적 종착점을 공유합니다. 또한 PARP1이 DNA 손상에 반응하여 괴사를 매개할 수 있다는 보고도 있어
[3], 괴사가 단순한 ‘사고’가 아니라 일부 신호전달에 의해 조절될 수 있음이 점점 분명해지고 있습니다. 다만 형태학적 최종 결과는 동일하게
세포 팽창과 세포막 손상, 그리고 내용물 유출로 인한 염증입니다 [3][4].
참고 문헌 (논문 출처)
- [1]
Apoptosis and necrosis: detection, discrimination and phagocytosis.일반논문Krysko DV, Vanden Berghe T, D'Herde K, Vandenabeele P (2008) · DOI: 10.1016/j.ymeth.2007.12.001
- [2]
Discriminating Between Apoptosis, Necrosis, Necroptosis, and Ferroptosis by Microscopy and Flow Cytometry.일반논문Costigan A, Hollville E, Martin SJ (2023) · DOI: 10.1002/cpz1.951
- [3]
Doxorubicin-induced necrosis is mediated by poly-(ADP-ribose) polymerase 1 (PARP1) but is independent of p53.일반논문Shin HJ, Kwon HK, Lee JH, Gui X, Achek A, Kim JH (2015) · DOI: 10.1038/srep15798
- [4]
Fueling the flames: Mammalian programmed necrosis in inflammatory diseases.일반논문Chan FK (2012) · DOI: 10.1101/cshperspect.a008805